[发明专利]一种无刷励磁发电机转子绕组匝间短路故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机转子绕组匝间短路故障诊断方法，尤其是一种无刷励磁发电机转子绕组匝间短路故障诊断方法,属于发电机故障诊断技术领域。

背景技术

目前，在线检测转子绕组匝间短路故障的方法主要有探测线圈法、励磁电流法以及基于转子基频振动的检测方法。

探测线圈法是对发电机定子铁芯气隙中的旋转磁场进行微分，然后通过分析信号微分后的波形来诊断转子绕组是否存在匝间短路故障以及故障槽的位置。但是，该方法只适合诊断分布式绕组的隐极电机而且只在电机空载状态才能获得较高的监测可靠性，而当电机带载运行时，探测效果并不明显，检测准确度较差。

励磁电流法是根据短路故障前后励磁电流的变化来监测转子短路故障，但是无刷励磁系统的励磁电流是不可测的，该方法不适用于无刷励磁发电机。

基于电机转子的基频振动的检测方法是通过分析转子的振动信号来检测故障的，然而转子振动是机电交叉作用的结果，包括质量不平衡和动偏心等初始状态的影响，这使得短路发生后电机的基频振动可能仍处于正常范围，无法检测出故障。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无刷励磁发电机转子绕组匝间短路故障诊断方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种无刷励磁发电机转子绕组匝间短路故障诊断方法，包括以下步骤：

步骤1：反向计算所述无刷励磁发电机正常状态下无功功率理论值Q；

步骤2：计算所述无刷励磁发电机的无功功率实测值Q^’与无功功率理论值Q的无功功率相对偏差a％：

其中U是定子电压，x_d是纵轴同步电抗；

步骤3：如果所述无功功率相对偏差a％大于预设阈值，判断无刷励磁发电机转子绕组存在匝间短路故障；否则，判断无刷励磁发电机转子绕组不存在匝间短路故障。

所述步骤1包括以下分步骤：

步骤1-1：采集所述无刷励磁发电机正常运行时的电气参数，计算所述无刷励磁发电机正常运行时发电机励磁I_fd；所述电气参数包括有功功率P、无功功率Q、定子电压U和励磁机的励磁电流I_f；

步骤1-2：建立所述无刷励磁发电机无功功率计算模型Q(P,U,I_fd)：

以所述无刷励磁发电机正常运行时的有功功率P、无功功率Q、定子电压U和励磁机的励磁电流I_f为输入数据，以无功功率Q为输出数据，拟合无功功率计算模型Q(P,U,I_fd)；

步骤1-3：同步采集所述无刷励磁发电机运行时的无功功率Q^’、有功功率P’、定子电压U’和励磁机的励磁电流I’_f，计算所述无刷励磁发电机运行时的励磁电流I’_fd；

步骤1-4：将所述无刷励磁发电机运行时的有功功率P’、定子电压U’和励磁电流I’_fd带入无功功率计算模型Q(P,U,I_fd)，计算所述无刷励磁发电机运行时的无功功率理论值Q。

所述步骤1-2使用神经网络拟合所述无功功率计算模型Q(P,U,I_fd)。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、它利用发电机转子绕组发生匝间短路后，有效磁场减弱，输出无功功率减小的特征，采用无功功率相对偏差的判据来进行故障识别,提高了无刷励磁发电机转子绕组匝间短路检测方面准确性。

2、它通过无功功率的相对偏差来判断无刷励磁发电机转子绕组匝间短路故障，弥补了无刷励磁发电机采用励磁电流法时励磁电流不可测的缺陷，可以对任意工况下的故障进行检测，判据的大小可以直接反映短路故障的严重程度。

3、它不必增加新的监测点，操作简便，灵敏度高，节约成本。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明步骤1的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

一种无刷励磁发电机转子绕组匝间短路故障诊断方法，包括以下步骤：

步骤1：反向计算所述无刷励磁发电机正常状态下无功功率理论值Q；

步骤2：计算所述无刷励磁发电机的无功功率实测值Q’与无功功率理论值Q的无功功率相对偏差a％：